挥发性羰基化合物在线分析装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种挥发性有机物检测装置，特别是涉及一种气体中羰基化合物检测 装置，应用于空气VOCs检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 羰基化合物是指分子中含有羰基的一类化合物，包括醛类和酮类，其普遍存在于 大气环境中，对人体健康有害，部分羰基化合物如甲醛、丙烯醛等是可疑致癌物。羰基化合 物是大气光化学反应过程中活性最强的一类挥发性有机物（VOCs)。理论上，几乎所有的挥 发性有机物都能氧化成羰基化合物。羰基化合物同时又是自由基（0H)、臭氧和过氧乙酰硝 酸酐（peroxyacyl nitrates, PAN)前体物。因此，环境大气中羰基化合物的分布、来源、迀 移转化、对二次有机气溶胶的形成以及对人体健康的影响受到广泛的重视。大气中羰基化 合物浓度低、种类多、具有较强的极性和反应活性强，其大气寿命短，不适用常规的挥发性 有机物分析仪。因此建立简单、具有选择性的羰基化合物采样和分析方法是实现这一研宄 的必要手段。
[0003] 目前羰基化合物的采样分析大多是靠人工采样和离线分析，主要依靠进口仪器， 如液相色谱（HPLC)和气相色谱-质谱联用（GC-MS)技术，主要检测过程为：利用涂有衍生 化试剂(如：2, 4-二硝基苯阱（DNPH)，五氟苯阱（PFPH))的硅胶采样管在野外采集大气环境 样品，带回实验室进行样品洗脱和富集，然后利用HPLC或GC-MS进行检测。这类方法对于 被检测组分的定性与定量分析较为灵敏（PPb级），是痕量物质检测的首选方法。但是该方 法存在很多缺陷：如采样困难，尤其是夜间和特殊天气状况下；在运输与储存过程中容易 导致样品污染；样品处理和分析需要消耗大量的有机溶剂；而且离线分析具有明显的滞后 性，时间分辨率较低（2-4小时)，对于快速变化的大气环境而言，难以满足实时、自动、连续 监测的需要。
[0004] 近年兴起的在线监测VOCs系统既适用于常规的VOCs又可以检测羰基化合物的 仪器有两种，一种是基于样品富集热解析的AMA-GC5000系列VOC在线色谱分析仪(德国）； 另一种是质子转移反应质谱仪（PTR-MS，奥地利)。但这些仪器总体来说价格昂贵、维护繁 琐，而且主要还是针对常规VOCs的在线监测。因此发展一种操作简便、经济实用、选择性强 的挥发性羰基化合物在线监测仪器，对研宄大气光化学反应机理、二次气溶胶的形成过程、 空气质量控制与改善等方面具有重要的意义，也是亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种 挥发性羰基化合物在线分析装置，装置检测灵敏度高，干扰小，选择性强，成本低，能够对大 气环境、点源、面源、以及实验室烟雾箱模拟挥发性有机物光氧化过程产生的羰基化合物进 行实时检测，不仅克服了繁琐的样品处理环节，几乎没有溶剂消耗，降低了污染本底，而且 提高了时间分辨率，检测周期小于〇. 5小时。
[0006] 为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案： 一种挥发性羰基化合物在线分析装置，包括电源与程序控制箱、采样与热解析装置和 气相色谱/质谱联用仪，电源与程序控制箱内安装有电源开关和PLC控制系统，电源与程序 控制箱内的各电器设备还与外部的输入输出装置信号连接，电源与程序控制箱通过电路分 别连接到采样与热解析装置和气相色谱/质谱联用仪上，色谱柱长度为25-30米，采样与热 解析装置能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，各采样管安装在面板保温箱 内，采样与热解析装置的加热系统能分别控制各采样管的热解析温度，采样与热解析装置 的末端气路出口通过绝热管穿过气相色谱/质谱联用仪的进样口直接连接到色谱柱上，隔 断了气相色谱/质谱联用仪的进样口的隔垫吹扫和分流，采样与热解析装置由外置的一系 列采样管和内置的气体输送系统组成，气体输送系统由多路对应连接各采样管的分支输送 管路及对应设置的导流装置组成，电源与程序控制箱的PLC控制系统一方面控制采样和热 解析装置中的加热系统，另一方面，PLC控制系统还连接采样和热解析装置中的导流装置， 利用PLC系统控制导流装置中的各阀体的开关和工作状态，待测气体样品通过气体样品进 口进入采样管，导流装置包括载气瓶和调压阀，控制调压阀使载气瓶中的载气通过载气进 口向各采样管中输送，并用调压阀调节所需的载气流量使载气分别将进入采样管中的待测 气体和在采样管中热解析出来的待测气体样品吹扫出来，然后分别驱动各路气体进入气体 输送系统的后续气路，对从各采样管的出气端流出的待测气体经过采样与热解析装置分别 实现热解析，再将经过热解析后的各待测气体分别穿过气相色谱/质谱联用仪的进样口， 进入色谱柱进行分析，分析的结果通过输入输出装置实现输出。
[0007] 作为本发明优选的技术方案，优选采样管包括6个，采样与热解析装置中内置安 装冷阱、采样泵、六进两出多位阀、6组两位三通阀组合组成的前部导流阀体和两位六通阀， 两位三通阀组合的前端分别通过管路与载气进口和气体样品进口连通，两位三通阀组合的 每个后端分别 对应连接6个米样管的进气端，载气分两路，其中一路是连接在两位三 通阀组合，另一路连接到两位六通阀的一个前端入口，6个采样管分别通过独立的管路和六 进两出多位阀的前端相连接，采样泵的进气口连接在六进两出多位阀的一个后端共同出口 进行采集气体样品，六进两出多位阀的另一独立出口通过对应的管路与两位六通阀的另一 个前端入口连通，六进两出多位阀的一个后端出口再顺序与两位六通阀和冷阱相通，把各 采样管中热解析出来的样品带入冷阱，冷阱的进口端和出口均连接在六进两出多位阀上， 一路是从采样管热解析流出的气体样品，另一路是热解析气体样品经冷阱富集后通过冷阱 热解析气流出口回流进入六进两出多位阀，再从六进两出多位阀的采样管热解析气流出口 吹扫进入到气相色谱/质谱联用仪，还设有加热系统，通过热电偶、PID温度控制器和固态 继电器调控采样与热解析装置的各采样管的热解析温度以及冷阱、六进两出多位阀和两位 三通阀组合的温度，电源与程序控制箱的PLC控制系统还连接采样和热解析装置中的冷 阱、六进两出多位阀、两位三通阀组合和两位六通阀。本实施例挥发性羰基化合物分析装置 包括电源和程序控制箱、载气瓶、采样和热解析装置、气相色谱/质谱联用仪。电源和程序 控制箱用于控制和调节整个系统的工作状态，其通过电路连接到一采样和热解析装置，载 气瓶连接采样和热解析装置能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，热解析后 的样品通过熔融石英管进入到气相色谱/质谱联用仪进行羰基化合物的分离和定量。各采 样管采样与热解析阶段互不干扰，可同时进行，从而实现对环境空气中的羰基化合物的连 续监测。本发明不仅可以用于常规的环境空气中羰基化合物的观测，而且可以用于实验室 烟雾箱模拟二次有机气溶胶氧化产物的连续检测。
[0008] 作为上述技术方案的优选技术方案，每个两位三通阀组合皆由两个两位三通阀串 联组成，形成6组两位三通阀组合，每组两位三通阀组合皆包括二个入口端和一个出口端， 其中一个入口端连接气体样品进口，其中另一入口端通过一调压阀连接载气进口，其出口 端连接采样管的进口端，各两位三通阀组合通过内部气流驱动能实现采样管进口热解析时 通载气，采样时通大气以及密闭三种工作状态的切换。
[0009] 作为上述技术方案的优选技术方案，六进两出多位阀为耐高温微型电驱动阀，它 有6个进口和一个二出口，其6个进口分别连接6个采样管出口，其二个出口为一个共同出 口和一独立出口，分别连接采样泵和两位六通阀，其驱动包含6个位置，被选择的一个进口 端独立流出，另五个进口端共同流出，驱动方式为依次步进，被选择的采样管依次独立流出 气体。
[0010] 作为上述技术方案的优选技术方案，两位六通阀